摘 要

轿车是典型的机电一体化产品，随着世界汽车市场的不断增长，汽车安全问题愈来愈突出，制动安全及驱动安全的重要性不言而喻。本文以某型号前驱轿车为目标设计车辆，综合考虑汽车的制动性、操纵稳定性、通过性及经济性等性能，设计符合目标车辆的ABS/ASR系统。本文首先分析介绍了ABS和ASR防滑控制系统的理论基础、基本概念、组成结构及工作原理等；再分别研究ABS和ASR系统的控制算法、整车控制形式以及ASR的控制实现方式；通过正确的理论分析及相关产品设计原则，设计了ABS/ASR系统的总体控制方案，其次对系统各组成模块及控制单元进行设计。所设计的系统基于科学正确的理论分析，完全符合ABS/ASR系统的设计要求。本课题的研究设计对汽车的安全性具有重要的指导意义，本文所设计的ABS/ASR系统及电路适合某些类似车辆产品的使用推广。

关键词：ABS ASR 汽车安全性 系统设计

Abstract

 Car is a typical mechatronics product. Along with the world automobile market unceasing growth, the automobile safety question is more and more prominent, the brake safety and the drive safety importance is obvious. In this paper, the ABS/ASR system of a certain type of front-drive car is designed, which takes into account the braking, handling stability, trafficability and economy of the car. The theoretical basis, basic concepts, composition, structure and working principle of ABS and ASR anti-skid control system are analyzed and introduced in this paper at first, And then the control algorithm, vehicle control form and ASR control realization mode of ABS and ASR systems are studied separately. Through correct theoretical analysis and related product design principles, the overall control scheme of ABS/ASR system is designed, followed by the design of each component module and control unit of the system. The system is based on scientific and correct theoretical analysis and fully meets the design requirements of ABS/ASR system. It’s important guiding significance for the safety of vehicle in this research. The ABS/ASR system designed and circuit design are suitable for the use and promotion of some similar vehicle products.

Key words: ABS; ASR; automobile safety; system design

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 轿车ABS和驱动防滑控制系统概述 1

1.2 ABS/ASR的发展及应用 1

1.3 本课题研究工作的意义和主要内容 3

1.3.1 课题研究的意义 3

1.3.2 本文主要研究内容 4

第二章 ABS/ASR的理论基础及设计要求 5

2.1 ABS/ASR理论基础 5

2.1 .1汽车制动时的车轮的滑移（转）率 5

2.1.2 路面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系 6

2.1.3 附着力系数与汽车滑移（转）的关系 7

2.1.4 轮抱死时的运动分析 8

2.1.5 理想的制动系统 10

2.2 ABS的技术规范 10

2.2.1 ABS的要求及评价方法 10

2.2.2 ABS系统的质量准则 10

第三章 ABS系统基本结构和工作原理 12

3.1 ABS基本结构 12

3.1.1 轮速传感器 12

3.1.2 电子控制单元 14

3.1.3 ABS执行机构 15

3.2 ABS的控制原理与工作过程 17

3.2.1 ABS控制的单轮车辆系统的数学模型 17

3.2.2 防抱死制动逻辑的相平面分析 20

3.2.3 ABS逻辑控制算法 22

3.3.4 ABS工作过程 24

第四章 驱动防滑控制系统 25

4.1 ASR概述 25

4.2 ASR的基本组成 25

4.3 驱动轮滑转分析 26

4.4 ASR的控制原理 27

4.5 ASR的控制方法 28

4.5.1 发动机转矩调节方式 28

4.5.2 采用制动方式的驱动控制 30

4.5.3 差速锁止和发动机输出转矩控制 31

4.5.4 离合器或变速器控制 32

4.5.5 实现ASR的不同方式比较 32

第五章 ABS/ASR系统设计 35

5.1 ABS的整车布置形式设计 35

5.2 ASR控制方式设计 38

5.3 轮速传感器的选择 40

5.4 中央电控单元ECU设计 41

5.5 制动器的选择 47

5.6 设计经济成本分析 48

第六章 总结与展望 50

6.1 总结 50

6.2 展望 51

参考文献 52

致谢 54

第一章 绪论

1.1

汽车自诞生以来得到了快速的发展和提高，随之发展起来的汽车ABS/ASR就是一个生动的例子，ABS/ASR技术这是一项在 20 世纪 80 年代末才兴起应用的新技术，其发展非常快，现在已经成为绝大多数汽车尤其是乘用车辆的必装件^[1]。传统制动系统与装有汽车电子控制的ABS制动系统有很多的缺点，根据统计数据显示，几乎九成的制动事故都是由驾驶者遇到紧急情况时快速踩制动踏板，造成车轮抱死，从而出现前轮无法转向、后轴侧滑、甩尾等危险情况等引起的。造成汽车滑移的原因很多，例如行驶速度，地面状况，轮胎结构等都会造成打滑^[2]。其最根本原因就是车轮抱死造成车轮拖滑，失去侧向附着力，容易造成以上危险状况发生，针对这种现象，汽车专家早在上个世纪 60 年代就研制出车用 ABS 这样一套防滑制动装置，很好地解决了制动时车轮容易被抱死的问题^[3]。ABS能很好的提高汽车在不同附着系数路面的抱死问题，充分利用制动过程附着力系数，降低事故发生率。类似的，车轮在低附着路面上或者不对称路面上由于驱动力过大，容易发生驱动轮滑转现象，为了解决这个问题，工程师将防抱死的控制思想用于驱动轮上，通过控制滑转率抑制驱动轮的滑转问题，并取得极好的效果。从此，ASR 系统也正在逐渐地被用于各种车辆上，尤其是轿车等动力性能较好的车辆^[4]。

ABS和ASR的应用使得汽车的防滑控制更加合理，不仅在制动的过程中能够减小制动距离降低危险，而且能在驱动过程中防止过度滑转，因此，ASR和ABS合称防滑控制系统^[5]。

1.2

ABS是一个发展年代久远的汽车制动控制技术，早在20世纪20年代就提出防抱死的概念，最早应用在当时的飞机和铁轨机车上。最早没有采用ABS技术的铁轨机车，由于铁轨机车制动强度大，常常出现车轮抱死的现象，导致了铁轨与机车轮之间出现严重的纯滑动摩擦，从而引起车身严重的振动和剧烈的噪声，加大了车轮和铁轨的磨损，降低寿命，甚者导致严重事故。飞机上应用ABS技术也特别成功，飞机降落着陆时的速度极大，为了使飞机尽快减速，必须加大制动，若制动力过大，则容易出现同样抱死问题，飞机轮胎极易发生高速摩擦破裂的危险。德国工程师提出的防抱死思想被运用在当时的喷气飞机上，在此之后的一九四八年，Hydro公司的ABS产品被波音公司的飞机采用。

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